Lepljiva zunanja plast gliv in bakterij, imenovana »zunajcelična matrica« ali ECM, ima konsistenco želeja in deluje kot zaščitna plast in lupina. Toda glede na nedavno študijo v reviji iScience, ki jo je izvedla Univerza Massachusetts Amherst v sodelovanju s Politehničnim inštitutom Worcester, ECM nekaterih mikroorganizmov tvori gel le v prisotnosti oksalne kisline ali drugih preprostih kislin. Ker ECM igra pomembno vlogo pri vsem, od odpornosti na antibiotike do zamašenih cevi in ​​kontaminacije medicinskih pripomočkov, ima razumevanje, kako mikroorganizmi manipulirajo s svojimi lepljivimi gelskimi plastmi, široke posledice za naše vsakdanje življenje.

»Vedno so me zanimali mikrobni zunajcelični materiali (ECM),« je dejal Barry Goodell, profesor mikrobiologije na Univerzi Massachusetts Amherst in višji avtor članka. »Ljudje pogosto mislijo na zunajcelični material kot inertno zaščitno zunanjo plast, ki ščiti mikroorganizme. Lahko pa služi tudi kot kanal za hranila in encime v in iz mikrobnih celic.«
Premaz ima več funkcij: zaradi lepljivosti se lahko posamezni mikroorganizmi zberejo skupaj in tvorijo kolonije ali »biofilme«, in ko to stori dovolj mikroorganizmov, lahko zamašijo cevi ali kontaminirajo medicinsko opremo.
Toda lupina mora biti tudi prepustna: mnogi mikroorganizmi izločajo različne encime in druge presnovke skozi zunajcelični material (ECM) v material, ki ga želijo pojesti ali okužiti (na primer gnil les ali tkivo vretenčarjev), nato pa, ko encimi opravijo svoje delo, opravijo nalogo prebave – vračajo hranila nazaj skozi ECM.
To pomeni, da zunajcelični material ni le inertna zaščitna plast; pravzaprav, kot so pokazali Goodell in sodelavci, imajo mikroorganizmi očitno sposobnost nadzora nad viskoznostjo svojega zunajceličnega materiala in s tem njegovo prepustnost. Kako to počnejo?
Pri glivah je izloček očitno oksalna kislina, pogosta organska kislina, ki se naravno pojavlja v mnogih rastlinah, in kot sta odkrila Goodell in njegovi kolegi, mnogi mikroorganizmi očitno uporabljajo oksalno kislino, ki jo izločajo, da se vežejo na zunanje plasti ogljikovih hidratov, pri čemer tvorijo lepljivo snov, želatinasto zunajcelično matrico (ECM).
Ko pa je ekipa pogledala podrobneje, so odkrili, da oksalna kislina ne le pomaga pri proizvodnji zunajceličnega matriksa (ECM), ampak ga tudi "regulira": več oksalne kisline kot so mikrobi dodali mešanici ogljikovih hidratov in kislin, bolj viskozen je postal ECM. Bolj kot je ECM viskozen, bolj blokira velike molekule, da bi vstopile v mikrob ali ga izstopile, medtem ko manjše molekule lahko prosto vstopijo v mikrob iz okolja in obratno.
To odkritje izziva tradicionalno znanstveno razumevanje, kako različne vrste spojin, ki jih sproščajo glive in bakterije, dejansko pridejo iz teh mikroorganizmov v okolje. Goodell in sodelavci so predlagali, da se mikroorganizmi v nekaterih primerih morda bolj zanašajo na izločanje zelo majhnih molekul, da bi napadli matrico ali tkivo, od katerega je mikroorganizem odvisen za preživetje ali okužbo. To pomeni, da lahko izločanje majhnih molekul igra veliko vlogo pri patogenezi, če večji encimi ne morejo preiti skozi zunajcelični matriks mikrobov.
»Zdi se, da obstaja srednja pot,« je dejal Goodell, »kjer lahko mikroorganizmi nadzorujejo raven kislosti, da se prilagodijo določenemu okolju, pri čemer zadržijo nekatere večje molekule, kot so encimi, hkrati pa omogočajo manjšim molekulam, da zlahka prehajajo skozi zunajcelični matriks (ECM).« Modulacija ECM z oksalno kislino je lahko način, kako se mikroorganizmi zaščitijo pred protimikrobnimi sredstvi in ​​antibiotiki, saj mnoga od teh zdravil vsebujejo zelo velike molekule. Prav ta sposobnost prilagajanja bi lahko bila ključ do premagovanja ene glavnih ovir pri protimikrobni terapiji, saj bi manipulacija z ECM, da bi bil bolj prepusten, lahko izboljšala učinkovitost antibiotikov in protimikrobnih sredstev.

»Če lahko nadzorujemo biosintezo in izločanje majhnih kislin, kot je oksalat, v nekaterih mikrobih, potem lahko nadzorujemo tudi, kaj gre v mikrobe, kar bi nam lahko omogočilo boljše zdravljenje številnih mikrobnih bolezni,« je dejal Goodell.
Decembra 2022 je mikrobiolog Yasu Morita prejel nepovratna sredstva Nacionalnega inštituta za zdravje za podporo raziskavam, katerih končni cilj je razvoj novih, učinkovitejših načinov zdravljenja tuberkuloze.

Če želite več informacij, mi prosim pošljite e-pošto.
E-pošta:
info@pulisichem.cn
Tel.：
+86-533-3149598